23.05.2012

Запланированная случайность как необычный метод поиска новых химических реакций

Многие открытия происходят совершенно случайно, но случаю можно и помочь: вероятность наткнуться на что-то интересное возрастает пропорционально числу поставленных (различных) экспериментов. Французские учёные решили применить этот принцип для поиска новых химических реакций, причём сделали они это самым неординарным способом, а о результатах сообщили в статье, опубликованной в журнале Angewandte Chemie.

Как думаете, стоит ли, подобно алхимикам, смешивать различные вещества, чтобы потом посмотреть, что получилось? Между тем если речь идёт о систематическом подходе к подобному смешиванию с огромным количеством самых разных вариаций в череде поставленных таким образом реакций, то такой метод — высокопроизводительный скрининг (high-throughput screening) — давно стал стандартом при поиске активных лекарственных веществ и катализаторов. Учёные решили посмотреть на этот способ шире и попытаться применить его для поиска новых химических реакций — более простых, быстрых и элегантных путей синтеза сложных природных соединений, специализированных химикатов и лекарственных веществ.

Французские химики под руководством Фредерика Тарана разработали новый, совершенно необычный «иммунохимический подход» к поиску новых реакций кросс-сочетания.

Реагирующие вещества A и B смешиваются внутри небольших пробирок пластины микротитратора, в которые затем вносятся разнообразные переходные металлы в качестве возможных промоторов реакции. Реактант A несёт на себе маркер, способный связываться с антителом AK1, а реактант B помечен маркером, который распознаётся только антителом AK2. Если сочетание компонентов имело место, продукт будет обладать обоими типами маркеров. После завершения реакции полученные растворы из микропробирок переносятся на новый микротитратор, покрытый привязанным антителом AK1. После промывания в микротитраторе остаются лишь молекулы, обладающие центрами связывания, которые подходят к антителу AK1. Затем наносится раствор, содержащий AK2, и снова промывание. Присоединение AK2 может происходить только в том случае, если молекула, всё же оставшаяся в микротитраторе, обладает обоими типами центров связи.

В результате получается своеобразный сэндвич, в котором продукт реакции сочетания находится между двух антител. «Проявка» проводится ферментом, взаимодействующим с антителом AK2 и вызывающим изменение окраски на жёлтый. В каждом случае, когда проявка показывает жёлтый цвет, полученный продукт подвергается дальнейшему исследованию, в ходе которого выясняется, является ли реакция, приведшая к образованию данного продукта, новой.

Чтобы доказать работоспособность предложенной концепции, её авторы провели 2 260 реакций и изучили их последствия. Причём реагенты, выбранные для эксперимента, обладали как традиционными, так и необычными реакционными группами. В результате удалось обнаружить сразу два новых типа реакций, катализируемых медью, — образование изомочевины из тиомочевины и реакцию циклизации с образованием производных тиазола из алкинов и N-гидрокситиомочевины.

Роман Иванов

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА